淺談?dòng)?jì)算機(jī)視覺研究在檢驗(yàn)檢測(cè)中的作用

【摘 要】 計(jì)算機(jī)視覺屬于工程領(lǐng)域中的一門科學(xué)，同時(shí)在科學(xué)領(lǐng)域中更是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的重要研究領(lǐng)域。視覺是人類生活的基本智能，而計(jì)算機(jī)視覺，就是讓計(jì)算機(jī)能夠睜開眼看世界。

【關(guān)鍵詞】 計(jì)算機(jī)視覺 檢驗(yàn)檢測(cè)

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.05.011

計(jì)算機(jī)視覺是在圖像處理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興科學(xué)。計(jì)算機(jī)視覺從信息處理的層次研究視覺信息的認(rèn)知過程，研究視覺信息處理的計(jì)算理論、表達(dá)與計(jì)算方法。

1 計(jì)算機(jī)視覺定義

人類天生具有五感，視覺便是其中之一，而計(jì)算機(jī)視覺，就是讓計(jì)算機(jī)能夠睜開眼看世界。讓計(jì)算機(jī)有一定的視覺能力，可以從各個(gè)方面幫助人們進(jìn)行監(jiān)督、檢驗(yàn)檢測(cè)。利用計(jì)算機(jī)視覺科學(xué)可以使工作變得更加簡(jiǎn)便。計(jì)算機(jī)視覺主要應(yīng)用于對(duì)二維碼、條形碼、照片、視頻資料如片段等進(jìn)行智能處理。

2 計(jì)算機(jī)視覺研究在醫(yī)療、交通中的作用

隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，圖像處理在醫(yī)學(xué)研究與臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。最常見的有癌細(xì)胞顯微圖像分割與識(shí)別、基于多特征融合的血紅細(xì)胞識(shí)別和乳腺癌細(xì)胞計(jì)算機(jī)的自動(dòng)識(shí)別等。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的迅猛發(fā)展，為醫(yī)療診斷帶來了很大的方便，同時(shí)促進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展。另外，在各大綜合醫(yī)院慢慢發(fā)展起的體檢體系中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)起到了決定性因素。隨著體檢的人數(shù)上升，對(duì)醫(yī)院體檢的管理、速度、準(zhǔn)確性都提出了更高的要求。視覺識(shí)別輕而易舉的解決了這個(gè)問題，只需要去識(shí)別體檢人員的身份證，就可以將體檢人員對(duì)號(hào)入座，檢查過的項(xiàng)目，沒有檢查的項(xiàng)目一目了然。理化指標(biāo)的檢驗(yàn)，只需要在采血試管或采尿瓶上粘貼與體檢者對(duì)應(yīng)的條形碼即可，利用視覺技術(shù)對(duì)號(hào)入座，方便而準(zhǔn)確的確定每一位體檢人員的血樣及尿樣。及提高了醫(yī)院的工作效率，又將錯(cuò)誤率降到最低。

計(jì)算機(jī)視覺在交通上同樣得到了廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。交通安全是交通運(yùn)輸中的重大問題，隨著近年來機(jī)動(dòng)汽車數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)，交通事故的發(fā)生也隨之越來越頻繁，給人類社會(huì)帶來的危害也日趨嚴(yán)重，使很多的家庭失去親人，甚至家破人亡。全國(guó)一線城市例如：北京、上海、廣州、深圳等交通道路供需的矛盾日趨嚴(yán)重，交通安全、交通堵塞及環(huán)境污染已成為困擾我國(guó)交通領(lǐng)域的三大難題。基于圖像處理的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是通過攝像機(jī)獲取場(chǎng)景圖像，并借助于計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化或半自動(dòng)化的圖像、視頻理解和分析系統(tǒng)，并提供及時(shí)準(zhǔn)確的圖像、視頻處理結(jié)果，以模仿人的視覺功能。主要功能如下：

一是基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的車輛牌照自動(dòng)識(shí)別： 車輛牌照是車輛的唯一身份，對(duì)車輛牌照的有效檢測(cè)與識(shí)別在車輛違章檢測(cè)、停車場(chǎng)管理、不停車收費(fèi)、被盜車輛稽查等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。盡管針對(duì)車牌識(shí)別技術(shù)的研究相對(duì)成熟，然而在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，受到天氣、光照、拍攝視角、車牌扭曲等因素的影響，車牌識(shí)別技術(shù)仍然有一定的改善空間。

二是基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的車輛檢測(cè)與流量統(tǒng)計(jì)：目前城市交通路口的紅路燈間隔時(shí)間是固定的，而不同路段、不同時(shí)間段交通流量是隨機(jī)變化的。若能根據(jù)各個(gè)交通路口的交通狀況輔以計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分析，并判斷與預(yù)測(cè)交通流量，無疑為交通警察出警，紅綠燈時(shí)間間隔的動(dòng)態(tài)設(shè)置等提供技術(shù)支持。

三是基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的公交專用道路非法占道抓拍：公共交通是每個(gè)城市交通的重中之重，城市的公共交通為老百姓提供了便捷的出行方式。公共交通的發(fā)展，有利于城市的節(jié)能減排，有利于降低城市的空氣污染指數(shù)。由于城市公共交通具有運(yùn)量大、相對(duì)投資少、人均占有道路少等優(yōu)點(diǎn)，解決城市交通問題必須優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。然而目前擁擠、緩慢的公交出行方式已成詬病，因此發(fā)展“快速公交”將是未來公交的一種運(yùn)行模式。道路暢通則是發(fā)展“快速公交”的前提，相應(yīng)地，公交專用車道的設(shè)定必不可少。為防止其他社會(huì)車輛的駛?cè)耄?duì)違規(guī)駛?cè)氲钠渌鐣?huì)違規(guī)車輛進(jìn)行抓拍與懲罰是保證公交車道公交車專駛的一種重要手段。因此在公交車前部裝置攝像頭并輔以其他處理設(shè)備，從而可以使得每一輛公交車成為了一個(gè)流動(dòng)的監(jiān)控設(shè)備。

3 計(jì)算機(jī)視覺在條形碼檢測(cè)中的應(yīng)用

條形碼是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符。在中國(guó)，由中國(guó)物品編碼中心賦予制造廠商代碼。那么最常見的計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用與條形碼檢測(cè)就是在超市中。超市中每樣產(chǎn)品都有自己的條形碼，當(dāng)人們選擇了自己需要的物品后，來到收銀臺(tái)進(jìn)行結(jié)賬，我們會(huì)看見收銀人員會(huì)用掃碼器對(duì)物品的條形碼進(jìn)行掃描，掃描后就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品的信息及價(jià)錢。記錄以及掃描條形碼的技術(shù)就是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。

4 計(jì)算機(jī)視覺重要技術(shù)——智能識(shí)別

近年來，基于生物特征的鑒別技術(shù)得到了廣泛重視，主要集中在對(duì)人臉、虹膜、指紋、聲音等特征上，這其中大多都與視覺信息有關(guān)。指紋、人臉功能已經(jīng)大范圍在生活中應(yīng)用，其中很多單位的打卡制度就是依據(jù)面部識(shí)別、指紋識(shí)別來實(shí)現(xiàn)的。社會(huì)飛速發(fā)展的今天，很多的單位都實(shí)行了上下班打卡制度，這一制度已經(jīng)被作為單位管理制度中的重要一條。購(gòu)買的打卡機(jī)就是采用計(jì)算機(jī)視覺的重要技術(shù)——智能識(shí)別來實(shí)現(xiàn)的。利用打卡機(jī)的儲(chǔ)存功能，記錄每個(gè)職工的指紋或面部容貌，規(guī)定在某一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)識(shí)別指紋或面部容貌，視為打卡。在上下班打卡的過程中，員工將面部或指紋對(duì)應(yīng)在打卡機(jī)的制定位置上，讓打卡機(jī)進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)識(shí)別的結(jié)果與存儲(chǔ)結(jié)果相同時(shí)，打卡成功。這樣看起來十分簡(jiǎn)單的打卡機(jī)可以使單位的工作有序化，制度化，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的技術(shù)就是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中的重要技術(shù)之一：智能識(shí)別。

5 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展過程及未來

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)研究經(jīng)歷了近40年的過程，20世紀(jì)50年代的統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、60年代的Roberts的三圍積木世界、70年代的Marr為代表的計(jì)算理論、80年代的主動(dòng)視覺，但是仍然面臨許多的問題。主要由于計(jì)算機(jī)視覺是一個(gè)逆問題，視覺信息多種多樣，視覺知識(shí)的表達(dá)很困難，圖像數(shù)據(jù)量巨大，信息存儲(chǔ)于檢索困難，對(duì)生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等的研究有待深入。

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的未來必定會(huì)朝著高科技發(fā)展，航空遙感測(cè)控地形地貌、電影特效制作、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化檢測(cè)、醫(yī)學(xué)影像檢測(cè)，再到天文領(lǐng)域等，在這些科學(xué)領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)視覺將無法取代，成為主流的技術(shù)之一。

作者簡(jiǎn)介

劉曉碩，工程師，工程碩士，主要從事標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。